[发明专利]具有光学传感器的粉尘管和用于测量粉尘组成的方法

说明书

本发明涉及一种用于输送粉尘的粉尘管，其具有至少一个用于监控粉尘性能的光学传感器。另外，本发明涉及一种用于测量粉尘管中的粉尘性能的方法。

在众多自动化过程中，使用粉尘管来输送粉尘，其中要么将粉尘定向地输送至其应用地要么另外将其从其产生地运走。在下文中，粉尘被理解为固体颗粒的聚合体(Ansammlung)，其粒径显著小于1mm，通常小于100μm。回旋在空气中的粉尘可以长时间地漂浮并由此还可以以回旋的形式借助气动操作的粉尘管将其与气流一起运输。这样的粉尘管的最重要的应用是在燃煤电厂中，其中经由粉尘管将经磨细的、粒径通常为最大0.5mm的煤粉供入燃烧器。然而，还存在另外的自动化过程，其中经由粉尘管输送大量粉尘，例如，在食品制造中供应面粉、可可粉或淀粉时或者在材料加工过程中去除木材粉尘和金属粉尘的过程。

对于很多这样的过程而言，期望监控所输送的粉尘的组成。出于质量控制和过程监控的理由，平均颗粒尺寸、水分含量和其它化学组成的测量和监控可以是有意义的。在燃煤电厂中供应煤粉时，煤的热值是首要监控的重要参数。热值是针对在燃烧期间每单位质量的燃料所释放的能量的量度。对煤粉而言，该热值尤其取决于煤粉的湿度、取决于煤粒的化学组成并取决于煤粉的颗粒尺寸。在电厂的操作期间，所有这些参数应当保持在预定的工艺窗口内，其中所述预定的工艺窗口还可以随时间而变化，例如，当电厂的标称功率全天变化时。

原则上，借助光学测量方法来监控粉尘性能是所希望的。然而，由于管内的光学探头暴露于强烈的磨损，因而在粉尘管内进行光学测量是非常困难的。尤其在输送煤粉时，粉尘管的壁上发生非常强烈的磨损，因此具有敏感的光学窗口的光学探头很快被损坏。已知仅存在反射测量的可能性，其中将测量探头与粉尘管内壁齐平地布置。然而，此时磨损还是较大。在正常工艺条件下清洁或更换探头是极其困难且昂贵的。因为所有可燃烧的粉末如煤粉、木粉、面粉、可可粉、淀粉和纤维素粉，原则上都是易爆的，所以这样的粉尘管必须以防爆的方式来操作。这排斥定期清洁、维修或更换光学探头以及在粉尘管内采用一些其它测量方法，例如电测量方法。

本发明的目的在于，提供一种用于输送粉尘的粉尘管，其具有至少一个光学传感器，该粉尘管避免了上述缺点。本发明的另一个目的在于，提供一种用于测量粉尘管中的粉尘的性能的方法。

该目的是通过权利要求1所述的粉尘管和权利要求8所述的方法来实现的。

根据本发明的用于在自动化过程中输送粉尘的粉尘管包括至少一个用于监控粉尘性能的光学传感器。所述光学传感器被设置在粉尘管的凹槽中，其中所述凹槽配有至少一个用于将粉尘从光学传感器去除的进气喷嘴。

根据本发明的粉尘管能够实现的是，使粉尘例如气动地通过该粉尘管来输送并且与此同时，于正进行的工艺期间通过光学测量来监控粉末组成。将光学传感器布置在粉尘管的凹槽中减少了该传感器的磨损，原因是该传感器并没有直接暴露于输送流的主通道中的磨损力。相反，所述测量在输送管道的机械保护区域中进行。在通过该粉尘管输送粉尘期间，粉尘管的凹槽主要由粉尘填充。该填充相当于从输送流中自动采样。在借助光学传感器测量光学参数之后，通过运行本发明的粉尘管的至少一个进气喷嘴，以通过吹入空气使凹槽在很大程度上清空粉尘，可将该样品体积再次清空。之后，由此暴露的传感器表面可再次用于另外的测量。如此设计的粉尘管还能够以简单的方式来进行粉尘光学参数的重复测量，以便由此确定粉尘的组成和其它性能，并且还能够实现例如监控预定的工艺窗口的合规性(Einhaltung)。本发明的粉尘管的另一优点在于，光学参数的测量可以无接触地进行，这意味着，该粉尘管可被配置成防爆环境。这尤其对于可燃粉尘如煤粉、面粉、可可粉、淀粉和纤维素粉是有意义的。另外，由于光学传感器在粉尘管的凹槽中的低磨损，本发明的粉尘管是少维护的。

在用于测量粉尘管中的粉尘性能的本发明的方法中，通过粉尘管来输送粉尘。借助至少一个布置在粉尘管凹槽中的光学传感器来测量粉尘的光学性能。接下来，借助至少一个布置于凹槽中的进气喷嘴通过吹入空气将粉尘从光学传感器中去除。本发明的方法的优点类似于本发明的粉尘管的优点。

本发明的粉尘管的有利的实施方式和扩展来自于权利要求1的从属权利要求。相应地，粉尘管可额外具有以下特征：